[공학저널 김하늬 기자] 최근 심화되고 있는 대기오염 저감을 위해 질소산화물과 악취가스를 통합 처리하는 기술개발에 관한 관심이 높아지고 있다.
대기오염은 온실가스와 달리 연소조건, 저감 설비 기술 수준 등이 복합적으로 영향을 미치기 때문에 다양한 변수에 의해 대기오염물질 감축 효과가 달라질 수 있다.
그중 암모니아는 기존 탄화수소 연료 사용의 저감 효과를 이끌 수 있는 과도기적 연료로 떠오르고 있지만, 전문가들은 연료 암모니아의 특성상 질소 성분으로 인한 NOx 발생 문제가 동반됨에 따라 NOx 제거기술의 개발을 통해 이를 해결한다면 다양한 분야에서 적용이 가능할 것이라고 조언하고 있다.
이에 따라 지난 2019년부터 2020년까지 중소벤처기업부 주관 중소기업 지원 선도연구기관 협력기술개발 과제의 일환으로 한국에너지기술연구원 주관 ㈜벨이앤씨 등 참여기업 컨소시엄이 구성돼 ‘산업시설 배출 오염물질 저감을 위한 질소산화물 및 악취가스 통합처리기술 개발’ 과제가 수행됐다.
컨소시엄은 이 과제를 통해 기존 탈질 기술인 SCR을 대체할 수 있는 저온 반응 흡수액과 스크러버의 충전재 효과를 대체할 수 있는 One-pass 유로관이 적용된 세정장치와의 매칭을 바탕으로 동시 탈질·탈취 자체 환경기술을 확보해 화제를 모았다.
특히 Compact형 통합처리공정 조합으로 다양한 오염원의 배출가스 동시처리는 물론 기존 상용화 기술(SCR /SDR/Wet scrubber)의 개별 설치 구성 시 문제점 해결과 대체 적용이 가능하다는 점에서 주목받고 있다.
또한 환경설비로 가장 광범위하게 적용된 Wet-scrubber의 간단한 Retrofit(기/액 접촉 노즐 적용)을 통한 세정효율 문제점 개선과 복합가스처리를 유도할 수 있다는 점도 장점으로 손꼽힌다.
과제에 참여한 벨이앤씨는 습식세정방식 중 일반적으로 중·소형 산업 현장에서 가장 많이 사용되고 있는 충전식세정탑(Packing tower)의 충전재 Scale 형성, 충전재 교체 및 청소, 편류현상 발생 시 처리효율 저하, 압력손실 과다, 유지관리 어려움이라는 단점을 보완한 비충전(Non-packing) 방식의 세정시스템을 기개발한 기업이다.
벨이앤씨는 비충전 방식의 세정시스템 기술을 활용해 저온 탈질 흡수액과 매칭이 가능한 ‘600 Nm3/hr급 흡수-세정 통합처리시스템 설계·제작’과 ‘기·액 접촉 활성화 One-pass 유로관 모델링 개발’을 통해 탈질·탈취 동시처리 성능평가와 사업화 대응 시작품 Scale-up 설계기술을 확보했다.
벨이앤씨 연구소 노학재 소장(사진)은 “발전소의 경우 탈황설비·집진기 등이 설치돼 있어 황산화물·분진은 지속적으로 감소하는 추세이지만 질소산화물은 지속 증가하고 있다”며 “탈질설비가 타 오염원 대비 최근에 설치되기 시작했으며, 관련 연구 또한 자동차나 선박 등의 이동식 오염원에 비해 더딘 것이 현실이기 때문에 집중적인 설비와 연구 투자가 절실하다”고 말했다.
벨이앤씨는 한국기계연구원과 진행한 선행연구개발을 통해 나노펄스 공정과 습식세정기술을 통합한 황산화물, 질소산화물 동시처리 시스템을 개발했으며, 개발과정에서 도출된 습식세정기술의 상용화 개발을 위해 청정연료 분야의 추가적인 기술개발을 진행하기도 했다.
이러한 기술을 개발한 벨이앤씨는 정부 R&D 사업을 통해 탈황·탈질·탈취 등 주로 대기환경 물질을 저감하는 방지설비 기술을 개발 중이며, 신기술, 녹색기술과 같은 관련 기술 인증 및 지식재산권도 보유하고 있다.
최근에는 방지기술의 효율뿐만 아니라 산업 현장 PM 측면에서 방지설비 운영 관련 애로사항이 반영된 내구성 및 효율적인 유지관리가 가능한 기술개발을 추진 중이다.
벨이앤씨는 1990년 설립 후 건설·플랜트 사업을 영위하고 있으며, 주로 제약산업 분야의 건축이나 제약공정의 GMP 사업을 수행하고 있다. 제약, 화학 분야의 건축, 플랜트, 환경설비를 주요 사업으로 진행해 왔으며, 최근 신사업인 벨리데이션을 통해 사업망 확대를 진행 중이다.
이에 그치지 않고 벨이앤씨는 신규 먹거리 창출을 위해 2차전지 소재사, 화학물질 제조사 등 신규 고객사를 대상으로 기계·환경플랜트 사업의 비중을 높이고 있으며, 신규 고객사를 통한 매출액 확대를 목표로 꾸준한 연구개발과 투자를 이어나갈 계획이다.
노 소장은 “현재까지는 습식세정기술을 활용한 NOx 저감 기술개발을 추진해 왔으나, 추후 건식방식의 흡착기술 연구개발 투자를 진행해 암모니아 흡착 및 VOC 저감 등의 신기술 확보를 통해 수요처 확대 등 사업영업을 넓히고자 한다”며 “이에 신규 고객사에서 가동 중인 건식 흡착시설의 문제점인 활성탄 소재의 자연발화 문제를 해결하는 것을 목표로 신규 연구개발을 수행 중에 있으며, 본 연구개발 결과물과 기개발 습식세정기술과의 연동 시스템화를 통해 다양한 산업 현장의 고객사들을 대상으로 사업화를 추진할 계획”이라고 말했다.
